专利名称：调制二进制数据流的方法
技术领域：
本发明涉及一将二进进数据流调制成适宜于编码和译码信息的代码格式的方法。
用来编码和译码二进制信息或数据的方法已扩展进入例如系统或光系统这样的不同领域。这些方法包括将二进制0或1存储在材料或介质的一小区域上的步骤。存储是动态的，因为记录有信息的介质一般要经过一读出或写入装置，反之亦然。一般地说，在将信息写在一介质表面上时，二进制信息被提供给一记录电路，该记录电路然后将该信息编码成由写入装置写入的图型。用来将信息写入介质上的技术包括众所周知的二类归零制编码(RZ)技术和非归零制编码(NRZ)技术。用上述一种技术阅读信息的方法也是不相同的，并且是众所周知的。例如，可以参阅由宾夕法尼亚州的Tab图书公司出版的，由Jorgensen著的题为《磁记录全集》一书(“THECOMPLETEHANDBOOKOFMAGNETICRECORDING”(1980)PublishedbyTabBooksInc，BlueRidgeSummit，PA.)。
编码和译码二进制信息的过程不是简单明了的，并且对用于表示二进数据和0和1的记录图型以及确定记录的值的装置已给予相当的重视，显然，这些读和写的方法应该是尽可能地可靠。
如上所述，编码和译码二进制信息的过程一般是动态的，因为记录有信息的介质会经过一读或写装置(或与之相反)，对于这种情况，在一信息传输速率是很有规则的系统中，例如光盘，盘驱动装置或数据流带，所述可靠性的目标已经实现。这里，译码信息比特可以被精确地定位在一称为数据窗的时间孔中。如果一比特存在在数据窗中，则译码比特是1，如数据窗中无比特，则该比特为零。
与这种很有规则的信息传输速率的情况显著不同的是另一种情形，即其中的信息输速率不能或者不能很好地加以控制，该传输率依赖于不能预料的和可变的传输率速度和加速度而变化。例如，磁信用卡持有者就符合后一种情形，现有的编码和译码技术可能需要采用昂贵的多个写和/或读装置，否则就不能获得所要求的可靠性。
本发明人发明了一种用于将二进制数据流调制成适合于编码或译码二进制信息的代码格式的新颖方法，这种新颖的方法适合于用于将信息写在介质上的非归零制编码(NRZ)技术，且能用于所述的信息传输速率是很有规则的第一种情况，而在应用于其信息传输率依赖于不可预料和变化的传输率速度和加速度的第二种情况时是特别有利的。该新颖方法的优点在于只需要使用一个读或写装置;因而显著地减少了目前所要求的多个读和写装置的费用。同时，该新颖的方法实现了所述的可靠性目标。
首先本发明提供一种将二进制数据流调制成3部分代码格式的方法，该方法包括(1)将一比特单元定义为在二个相邻的时钟转变之间的时间t;
(2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变，(3)以比率td/t在第一时钟转变之后编码二进位数据转变，这里 (td)/(t) 是第一时钟转变与数据转变之间的时间间隔，且 (td)/(t)
1/2 。最好以比率 (td)/(t) ＜ 1/2 编码数据0，以比率 (td)/(t) ＞ 1/2 编码数据1。在一个特别有用的实施例中，用比率 (td)/(t)
1/3 来编码数据0，且用比率 (td)/(t)
2/3 编码数据1。上述实施例的用处来自这样的事实，即，在该方法中它提供了最佳的数据比特的鉴别。该方法也可以比率 (td)/(t) ＜ 1/2 来编码数据1，而以比率 (td)/(t) ＞ 1/2 来编码数据0。
最好时钟转变被指定为第一可识别特征，而数据转变被指定为第二可识别特征，例如，适合于磁系统的一可识别特征可以是极性特征，这样，时钟转变与数据转变的极性相反。时钟转变为正极性，而数据转变可为负极性，或者相反。另一方面对于光系统来说，一个合适的特征可以是颜色特征，因此时钟转变可以指定为亮至暗的转变，而数据转变被指定为暗至亮的转变，或者相反。以同样的方式，在其它相应的系统中的适当的特征可包括有明显区别的变化，譬如，吸收或透过。在所有的情况下，这种可识别特征的特点能独特地将时钟转变与数据转变相区别开。因此，这一特点有助于提供“自计时”，继而又允许对速度不敏感的编码。
上述这一概念，即“自计时”和对速度不敏感编码突出了该新颖方法的一个很重要的优点。通过考虑一系列比特单元的情况，可理解这一概念，并加以很好地利用。在一般情况下，在第一比特单元的二相邻的时钟转变之间的时间t1会与第二比特单元的二相邻时钟转变之间的时间t2不相同，这是信息传输率依赖于不可预测的和可变的传输率速度和加速度的结果。因此，应该明白，如果采用一外部的并且是不变的计时机构来指示一比特单元的到来，将会很快地和取决于可变时间的比特单元序列失去同步，与此截然不同的是该新颖的方法通过“自计时”克服了这一问题，即不管一比特单元何时出现，时钟转变确定了该比特单元的产生，同时与该比特单元的数据转变的变化时间位置区别开来。
该方法的第一方面还可包括一个将该编码的二进制数据流译码的步骤，该步骤为确定第一时钟转变和数据转变之间的时间，并将该时间与比特单元时间作比较。
本发明的第二方面提供了一个将二进制数据流调制成三部分代码格式的方法，该方法包括如下步骤(1)定义一比特单元为二相邻时钟转变之间的空间S;
(2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变;和(3)在该第一时钟转变之后编码二进制数据转变，使得数据0位于该比特空间S的第一半中，而数据1位于比特单位空间S的第二半中，或与之相反。
本发明的第三方面提供了一种将二进制数据流译码调制成一三部分代码格式，该方法包括1)定义一比特单元为二相邻时钟转变之间的时间t;
2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变;和3)以比率 (td)/(t) 在该第一时钟转变后编码二进位数据转变，这里td是第一时钟转变和该数据转变之间的时间间隔，条件是该比率将数据1与数据0区别开来。
本发明的该第三方面的方法给出了一不同的条件，并表现出比特单元的比率 (td)/(t) ≠ 1/2 是一般比率 (td)/(t) ≠ 1/(n) 中的一特殊情况。
在所有情况下该条件的重点在于避免了妨碍将数据1与数据0区别开的模糊性。通过将比率从 1/2 一般化为 1/(n) ，得出这样的理论，即一“分界线”可消除数据1和数据0之间可能有的模糊，并且分界线可以划在一比特单元中的任何一点 1/(n) 处。
那么现已建立了“不模糊规则” (td)/(t) ≠ 1/(n) ，编码是根据td＜ (t)/(n) 来定位数据0转变，而根据td＞ (t)/(n) 来定位数据1转变(反之亦然)。以同样的方法，通过确定如果 (td)/(t) ＜ 1/(n) 则数据0已被编码，若 (td)/(t) ＞ 1/(n) ，则数据1已被编码(反之亦然)的方法来进行译码。
本发明的第四方面提供了这样了一个方法，它包括下列步骤1)提供包括胶片的构成物，2)将该构成物加速至传输速度，3)将二进制数据流编码成三部分代码格式，以将所述数据流写在该构成物上，该编码对构成物的速度不敏感，所述编码包括下列步骤a)定义一比特单元为相邻时钟转变之间的时间t;
b)在该比特单元的开头写入第一时钟转变;
c)以比率 (td)/(t) 在该第一时钟转变之后编码二进制数据转变，这里td是第一时钟转变和所述数据转变之间的时间间隔，并且 (td)/(t) ≠ 1/(n) ， 1/(n) 为限定数据0与数据1之间的一分界线。
最好该构成物包括一磁记录材料。
较佳的构成物为带子的形式。美国专利第3，782，947号和第4，613，911号，英国专利申请NO.2，083，625A，以及1983年依斯特曼柯达公司出版的题为“数据代码磁控制表面”的一书中公开了本发明方法中所用的一合适的构成物。
本说明书结合了这些专利申请和书籍中所公开的内容以作参考。
下面结合附图对本发明作了说明，其中
图1以一般形式示出了三部分代码概念;图2和图3分别表示用于磁系统的该方法的编码和译码格式，图4示出用于光系统中的方法。
现在参阅图1，图1以一般形式示出了本发明的三部分代码概念。它示出了二个相邻的时钟转变(CLK1和CLK2)，以及位于这二时钟转变之间的数据0和数据1。时间t限定了二个相邻时间转变之间的时间。这样该时间t限定了一比特单元。该时间t也对属于过二相邻时钟转变之间的空间S。图1还示出了一代表二进制数据0和数据1的脉冲，根据本发明的方法，数据0和数据1都是在第一时间转变后以比率 (td)/(t) 编码的，这里td是在第一时间转变与数据转变之间的时间间隔。图1还特别示出用比率 (td)/(t) ＜ 1/2 来编码数据0，比率 (td)/(t) ＞ 1/2 编码数据1。从本发明的第二方面看，图1也示出了位于比特单元空间S的第一半中的数据0和位于比特单元空间S的第二半中的数据1。
图1帮助示出了上述本发明方法的一特别重要的优点，即时钟转变是“建立”在该编码格式“内部”的。该特点意味着该编码可以自计时，即对速度是不敏感的。在一般的情况下，这意味着信息传输率是无界的。在一特定的情况下，从第一比特单元到第二相邻比特单元的信息传输率的变化大于10-25%，特别地大于100%，甚至大于1000%。
现参阅图2，图2示出了根据本发明方法并适合于磁系统的一编码格式。考虑数据0的第一种情况，这里数据0通过在比特单元的开头首先写入一时钟转变来编码，然后限随信息或数据，即二进制的0。这里示出的数据0表示为写入比特单元的时间的33%的一转变，即在6个相等的间隔格子中，数据0写了其中2个格子，换言之 (td)/(t) ＝ 1/3 。
现在考虑数据1情况下的编码格式，这里数据1是通过在比特单元的开头写一时钟转变来编码的，然后跟随信息或数据，即二进制的1。这里数据1表示为写入比特单元的时间t的67%的一个转变，即通过6个相等的间隔格子，而数据1写了其中4个格子来表示的，换言之， (td)/(t) ＝ 2/3 。
请注意，对于数据0的数据1来说，时钟转变与数据转变的极性相反。图2示出了时钟转变为负而数据转变为正的情况。在其它未示的实施例中，极性可相反表示，即时钟转变为正，而数据转变为负。这种表示的优点在于它为每一比特单元提供了一不会与数据混淆的简易译码时钟，而与可变或不可预测的信息传输率无关。
现参阅图3，图3示出根据本发明并适合于磁系统的译码格式。数据或信息，即二进制的0或1可通过确定在数据转变与在前面的时钟转变之间的时间，并将该时间与比特单元时间进行比较来译码。如果数据转变出现在比特单元前的第一半，则数据是0，相反，如果数据转变出现在比特单元的第二半，则数据是1。
可用来实现图2和图3所示编码和译码格式的较佳的电路公开在美国专利申请第206，407;206，408和206，553号中。这些申请是与本申请同日于1988年6月14日向美国专利局提交的，并已转让给本申请人。
现参阅图4，图4示出了一个用于光系统的方法。图中示出，时钟转变被指定为“亮至暗”的转变，而数据转变被指定为“暗至亮”的转变，在其它未示出的实施例中，该表示方法相反，即数据转变被指定为“亮至暗”的转变，而时钟转变被指定为“暗至亮”的转变。
权利要求
1.一将二进制数据流调制成三部分代码格式的方法，其特征在于该方法包括下列步骤1)定义一比特单元为在二相邻时钟转变之间的时间t；2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变；3)以比率 (td)/(t) 在该第一时钟转变之后编码二进制数据转变，这里td是所述第一时钟转变与数据转变之间的时间间隔，条件是 (td)/(t) ≠ 1/(n) ，确定了数据0和数据1之间的界线。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于n＝2，且以比率 (td)/(t) ＜ 1/2 编码数据0，比率 (td)/(t) ＞ 1/2 编码数据1。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于，n＝2，且以比率 (td)/(t)
1/3 编码数据0，而比率 (td)/(t)
2/3 编码数据1。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，n＝2且以比率 (td)/(t) ＜ 1/2 编码数据1，而比率 (td)/(t) ＞ 1/2 编码数据0。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于，时钟转变被指定为第一可识别特征，而数据转变被指定为第二可识别特征。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于所述可识别特征为极性，且时钟转变的极性与数据转变的极性相反。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，时钟转变具有负极性，而数据转变具有正极性。
8.根据权利要求1的方法，其特征在于其中包括多个比特单元，至少其中一个比特单元在二相邻的时间钟转变之间具有一时间t1，该时间t1与第二比特单元的二相邻时钟转变之间的t2不相同。
9.根据权利要求1的方法，其特征在于该方法还包括这样一个步骤，即通过确定在第一时钟转变与数据转变之间的时间，并将该时间与比特单元的时间作比较来译码该被编码的二进制数据流。
10.一用于将二进制数据流调制成三部分代码格式的方法，其特征在于该方法包括下列步骤1)定义一比较单元为二相邻时钟转变之间的空间S;2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变，和3)在第一时钟转变后编码二进制数据转变，使得数据0定位于所述比特单元空间S的第一半，数据1定位于该比特单元空间S的第二半，或反之。
11.一用于将二进制数据流调制成三部分代码格式的方法，其特征在于该方法包括1)定义一比特单元为在二相邻时钟转变之间的时间t;2)在该比特单元的开头写入第一时钟转变;和3)以比率 (td)/(t) 在该第一时钟转变之后编码二进制数据转变，这里td是第一时钟转变和数据转变之间的时间间隔，条件是该比率将数据1与数据0相区别开。
12.一方法，其特征在于包括如下步骤1)提供一数据记录构成物;2)将该构成物加速至传输速度;和3)将二进制数据流编码成三部分代码格式，以将所述数据流写在所述构成物上，该编码对该构成物的速度不敏感，所述编码包括下列步骤a)定义一比特单元为二相邻时钟转变之间的时间t;b)在该比特单元的开头写入第一时钟转变;c)以比率 (td)/(t) 在第一时钟转变之后编码二进制数据转变，这里td为第一时钟转变与第二数据转变之间的时间间隔，条任是 (td)/(t) ≠ 1/(n) ，这里 1/(n) 确定了数据0与数据1之间的界线。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于该构成物包括一胶片。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于该构成物包括磁记录材料。
15.根据权利要求12方法，其特征在于该构成物包括一光记录材料。
全文摘要
一种将二进制数据流调制成适合于编码与译码信息的代码格式的方法，该方法采用一种非归零编码(NRZ)技术，该方法可用于在调制过程中的信息传输率是很有规则的情况，并且在信息传输率是依赖于不可预测和可变传输速率速度和加速度的情况下，使用该方法特别有利。
文档编号H03M5/12GK1038905SQ89103980
公开日1990年1月17日 申请日期1989年6月14日 优先权日1988年6月14日
发明者迈克尔·李·沃什 申请人:伊斯曼柯达公司